研究生: |
李俊傑 Chun-Chieh Li |
---|---|
論文名稱: |
雜質對奈米碳管束儲氫量影響之分子動力學研究 A molecular dynamic study of hydrogen storage for impurities embedded in carbon nanotubes |
指導教授: |
呂助增
Juh-Tzeng Lue |
口試委員: | |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
理學院 - 物理學系 Department of Physics |
論文出版年: | 2008 |
畢業學年度: | 96 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 83 |
中文關鍵詞: | 奈米碳管 、儲氫 、分子動力學 |
相關次數: | 點閱:4 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本文主要是針對燃料電池研發的核心問題 - 儲氫材料方面的研究。
以奈米碳管作為儲氫媒介的時候,往往會有許多雜質存在碳管
之中,而目前的碳管儲氫模擬文獻中,都是以完美碳管結構作為研究
對象,沒有考慮到雜質的影響。而本文便是以分子動力學方法模擬雜
質存在對多根單壁奈米碳管儲放氫氣的影響。
本研究先在計算機中建構由(8,8),(10,10),(12,12),(22,0),(24,0)結構單壁奈米碳管組成的方陣排列單壁奈米碳管束,再以 Lennard-Jones potential (遠程吸引力) 作為氫氣和儲氫模擬系統中其他物質的作用勢能形式,探討雜質(鐵)數量在0,10,20,40,60個時物理吸附儲氫的情形。而在本文中也會改變熱力學環境變數-溫度、壓力,來探討奈米碳管束的釋氫能力,進而希望能夠提供以奈米碳管作為燃料電池儲氫媒介時的建議。
從模擬結果顯示,多根奈米碳管系統之儲氫部位,主要是在碳管
管壁之間。而雜質對奈米碳管束的釋氫重量百分比的引響不大,以將
碳管從 100K低溫,15MPa 高壓加熱到323K,3MPa低壓時為例,釋氫重量百分比最大差別為 3.1 wt%。而同樣條件下,釋氫能力則是以管徑小的單璧奈米碳管表現較好,其釋氫量的極大值 13.6 wt %出現在
無雜質的(10,10)結構多根單璧奈米碳管。
[1] 楊鉉台,"元智大學 化學工程學系 碩士論文 "
[2] S. Orimo , A. Zuttel , L. Schlapbach , G. Majer , T. Fukunaga , H.Fujii,“Hydrogen interaction with carbon nanostructures: current situation andfuture prospects", Journal of Alloys and Compounds 356–357 ( 2003 )716–719.
[3] A. C. Dillon et al., Proceedings of the 2000 U.S. DOE Hydrogen Proqram.
[4] Y. Ye, C. C. Ahn, C. witham, and B. Fultz, “Hydrogen Adsorption and Cohesive Energy of Single-Walled Carbon Nanotubes", Appl. Phys. Lett.Vol. 74-16 ( 1999 ) 2307-2309.
[5] Liu C., and Fan Y. Y., "Hydrogen Store in Single-Walled Carbon Nanotubes at Room Temperature", Science Vol. 286-5 ( 1999 ) 1127-1129.
[6] Hongwei Zhu, Anyuan Cao, Xuesong Li, Cailu Xu, Zongqiang Mao, Dianbo Ruan, Ji Liang, and Dehai Wu, " Hydrogen adsorption in bundles of well-aligned carbon nanotubes at room temperature", Applied Surface Science Vol. 178 ( 2001 ) 50-55.
[7] Dieter W. Heermann,“Computer simulation methods in theoretical physics ,"Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany,1986.
[8] M. P. Allen and D. J. Tildesley,“Computer Simulation of Liquids,"Oxford University Press,New York,1987.
[9] Haile, J. M.,“Molecular Dynamics simulation :elementary methods ,"John Wiely & Sons,Inc.,USA,1992.
[10] J. H. Irving and J. G. Kirkwood, “The Statistical Mechanical Theory of Transport Properties. IV. The Equations of Hydrodynamics," J. Chem. Phys., Vol. 18, pp. 817-823, 1950.
[11] B. J. Alder and T. E. Wainwright, “Phase Transition for A Hard Sphere System," J. Chem. Phys., Vol. 27, pp. 1208-9, 1957.
[12] B. J. Alder and T. E. Wainwright, “Studies in Molecular Dynamics. I.General Method," J.Chem. Phys., Vol. 31, pp. 459-466, 1959.
[13] L. Verlet, “Computer `Experiments' on Classical Fluids Ⅱ , Equilibrium Correlation Function," Phys. Rev, Vol. 165, pp. 201~14, 1968.
[14] M.P.Allen and D.J. Tildesley, “Computer simulation of liquids“Clarendon, Oxford, 1987
[15] D.C. Rapaport, Comput. Phys. Rep., Vol. 9, 1988, pp.1-53
[16] C. W. Gear, “Numerical Initial Value Problems in Ordinary Differential Equations ", Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1971, Chap. 9.
[17] D. C. Rapaport, The Art of Molecular Dynamics Simulation, Cambridge University Press, London, 1997.
[18] M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Oxford Science, London, 1991.
[19] D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulation, Academic Press, San Diego, 1996.
[20] Qinyu Wang, and J.Karl Johnson, “Optimization of Carbon Nanotube Arrays for Hydrogen Adsorption", J. Phys. Chem. Bvol. 103 , 1999, 4809-4813.
[21] Yuchen Ma, Yueyuan Xia, Mingwen Zhao, Ruijin Wang, and Liangmo Mei, "Effective hydrogen storage in single-wall carbon nanotubes", Phys. Rev. B Vol. 63 ( 2001 ) 115422.
[22] Yuchen Ma, Yueyuan Xia, Mingwen Zhao, and Minju
Ying, "Structures of hydrogen molecules in single-wall carbon nanotubes", Chemical Physics Letters Vol. 357 ( 2002 ) 97-102.
[23] Yuchen Ma , Yueyuan Xia , Mingwen Zhao , and Minju Ying, "Hydrogen storage capacity in single-wall carbon nanotubes", Phys. Rev. B Vol. 65 ( 2002 ) 155430.
[24]Rappe ,A.K ; Casewit ,C.J. ; Colwell ,K.S ; Goddard ,W.A. ; Skiff ,W.M. J. Am.Chem.Soc.1992 ,114 :10024
[25] Seung Mi Lee , Ki Soo Park, and Young Chul Choi, "Hydrogen Adsorption and Storage in Carbon Nanotubes", Synthetic Metals Vol. 113, 2000, 209–216.
[26] Y.Nan and Vincenzo , “Carbon nanotube caps as spring : Molecular dynamics simulations", Phys. Rev. B 58 (19) ,12649 (1998)
[27] 陳東瑩,"國立清華大學 電子工程研究所 碩士論文 "
[28] 苗新元,"國立清華大學 工程與系統科學研究所 博士論文"
[29] 王丞浩,"國立清華大學 材料科學工程研究所 博士論文"
[30] 朱訓鵬,"國立成功大學 機械工程研究所 博士論文 "
[31] 彭志維,"國立清華大學 物理學研究所 碩士論文 "
[32] 吳沛勳,"國立清華大學 電子工程研究所 碩士論文 "
[33] 廖述杭,"國立清華大學 化學工程研究所 碩士論文 "
[34] 郭政肇,"國立清華大學 材料科學工程研究所 碩士論文"
[35] 林弘凡,"國立清華大學 化學工程研究所 碩士論文 "
[36] 詹育全,"國立清華大學 工程與系統科學研究所 碩士論文 "
[37] 吳彥然,"國立清華大學 材料科學工程研究所 碩士論文"
[38] 張鳳寶,"國立成功大學 機械工程研究所 碩士論文 "
[39] 鄭天倪,"國立成功大學 機械工程研究所 碩士論文 "
[40] 新能源時代の DMFC/直接甲醇燃料電池原理、應用與實作 旗威科技有限公司,勝光科技股份有限公司合著
[41] 燃料電池/原理與應用/Fuel cells:the principles and applications 衣寶廉編著
[42] 燃料電池之特性與運用/兼論臺灣燃料電池產業之發展 左峻德著
[43] Fortran 95程式設計 彭國倫著
[44] Fortran 90/95與視覺化程式設計[第二版] 逸奇科技編著
[45] “Interaction energy of argon dimer", R. A. Aziz, J. Chem. Phys., vol. 99, 4518 (1993)